JP4546997B2 - 内燃機関における燃焼室圧を検出するための装置 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、内燃機関における燃焼室圧を検出するための装置から出発する。既に、ディーゼルエンジン内の燃焼室圧を検出するための、圧力センサとグロープラグのヒータ区分とを備えた装置は、ドイツ連邦共和国特許第１９６８０９１２号明細書から公知である。このヒータ区分はディーゼルエンジンのシリンダの内室に面しており、燃焼室圧により負荷可能である。ヒータ区分はグロープラグのハウジング内に固定部材により固定されている。この固定部材とヒータ区分との間に圧力センサが配置されている。

この配置では、グローピンおよび圧力センサが、同じ固定部材によりグロープラグのハウジングに対して支持されている。その結果、圧力センサは少なくともほぼ、グローピンに作用する全力により負荷される。不都合なことに、このことは幾つかのセンサ材料において、圧力センサがその非線形の領域でも運転されることに至る。このことは、再現不能な測定信号および内燃機関における燃焼室圧の不確実な検出に至る。

さらに、前記のように圧力センサがシリンダの内室に対して空間的な近傍に配置され、かつグローピンに直接連結されていることは、ディーゼルエンジンの運転時、不都合なことに圧力センサにとってかなりの熱負荷に結びつく。その結果、圧力センサはその運転確実性の点で危険に曝されている。このことは、特に圧力センサの信号出力が、高い運転温度と低い運転温度との間の変動により不連続となるとき、内燃機関における燃焼室圧を検出するための装置の機能障害、ひいては内燃機関における燃焼室圧の不確実な検出に至り得る。

発明の利点
主請求項の特徴部に記載した特徴を備えた本発明による装置はそれに対して、前記欠点が満足の行く程度に回避されるという利点を有している。

そのために、センサがグロープラグのグローピンの固定部材とグロープラグの第２の端部との間に配置されている。このことは、センサを、グローピンに作用する全力からデカップリングし、センサをヒステリシスの少ない線形の領域で運転する可能性を提供する。グロープラグ内でのセンサの固定とグローピンの固定とを分けたことにより、センサの負荷領域は適当に制限される。その結果、センサの、内燃機関における燃焼室圧の確実かつ再現可能な検出に関して信号技術的に最適な領域が使用されることができる。

さらに、センサをグローピンから間隔を置き、グローピンをその固定部を介してハウジングに熱的に接続したことにより、センサの熱負荷の解消が達成されている。その結果、センサはその運転確実性に関してそれほど危険に曝されておらず、ひいては内燃機関における燃焼室圧の検出の信頼性は向上する。

従属請求項に記載した手段により、主請求項に記載した装置の有利な構成および改善が可能である。

有利な構成では、センサとグローピンとの間の少なくとも間接的な摩擦力結合（Ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｓｓ：摩擦力による束縛）が予圧により実施される。予圧は測定値検出時にヒステリシス効果に抗して働く。

さらに有利には、センサがグローピンもしくは固定エレメントから、少なくとも１つのスペーサ体により隔離されている。スペーサ体の構成および剛性を介して、センサに入力する最大力は調節されることができる。

また、少なくとも１つのスペーサ体が中間スリーブとして、センサがピエゾリングとして、かつ固定エレメントがスリーブとして形成されていると有利である。それにより、シーズ形グロープラグのためのグロー線路もしくはセンサのための信号線路が簡単に通し案内される。

図面
本発明の一実施例を図面に示し、図面を参照しながら詳細に説明する。図面には、内燃機関における燃焼室圧を検出するための装置が縦断面図で簡単に示されている。

実施例の説明
内燃機関内の燃焼室圧を検出するための図示の装置はグロープラグ１１を有している。グロープラグ１１は、金属から成る管状のハウジング１３の雄ねじ山１２により、内燃機関、特にディーゼルエンジンの、一部分のみを示したシリンダヘッド１４内に取り付けられている。

グロープラグ１１は第１の端部１６にグローピン１７を有している。グローピン１７は部分的にハウジング１３から突出し、自由な端部１８でもって、内燃機関の、燃焼室を形成する内室１９内に突入する。グローピン１７はグロープラグ１１内に固定部材２２により固定されている。この固定部材２２は支持チューブとして形成されており、グローピン１７の他方の端部の端部領域２３でグローピン１７の周面を固く包囲している。固定部材２２自体はハウジング１３内に圧入されている。

択一的に、固定部材２２はグラファイトスリーブにより実現されているか、または素材結合部（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ：分子間力による束縛）の形で、例えば溶接結合部として構成されていてもよい。

固定部材２２、ひいてはグローピン１７の端部領域２３と、グロープラグ１１の第２の端部２４との間に、センサ２６が配置されている。センサ２６はグローピン１７から本実施例ではスペーサ部材２７により間隔を置いている。センサ２６は択一的に直接グローピン１７に当て付けられてもよい。

反対側で、センサ２６はスペーサエレメント２８の介在下でセンサ２４のための固定エレメント２９に支持されている。固定エレメント２９は固くハウジング１３内に配置されており、それにより、ハウジング１３内でのセンサ２４の位置を確定する。固定エレメント２９は例えば、ハウジング１３内でかしめられたスリーブとして形成されている。固定エレメント２９は択一的に直接センサ２６に当て付けられてもよい。

スペーサ部材２７およびスペーサエレメント２８はそれぞれ、有利にはセラミックまたは鋼から製作されている中間スリーブ３１の形で形成されている。

グロープラグ１１の第２の端部２４から、電気的な線路の形の、詳細には示されていないコンタクト形成エレメントが導出されている。コンタクト形成エレメントは例えば一方ではグローピン１７の電流供給のために役立ち、他方ではセンサ２６により発せられる信号の伝送のために役立つ。

内燃機関内の燃焼室圧を検出するための装置の主要な個別エレメントの、前記幾何学的な配置は、以下の機能および作用の基礎である。

内燃機関の運転時、燃焼室１９内には燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは燃焼室１９内での膨張制限に基づいてグローピン１７に対し圧縮力を及ぼす。この圧縮力の、軸方向で、つまりグロープラグ１１の長手方向で方向付けられた成分は、グローピン１７をグロープラグ１１の第２の端部２４に向かって移動させようとする。ただし、グローピン１７の移動はほぼ固定部材２２により阻止される。固定部材２２はこの圧縮力の大部分を受容し、ハウジング１３、さらにはシリンダヘッド１４へと伝達する。

ただし、グローピン１７に対する圧縮力はグローピン１７の弾性変形にも至る。この弾性変形は、例えばピエゾリング（Ｐｉｅｚｏｒｉｎｇ）として形成された力センサもしくはストロークセンサにより実現されているセンサ２６により受容される。センサ２６により発せられる信号は特性線を介して燃焼室１９内の圧力に相関付けられることができる。理想的な事例では、センサ２６により発せられる信号は、燃焼室１９内の圧力に比例した値である。

センサ２６は燃焼室１９内の圧力の検出のために、例えばヒステリシス効果を減じるために予圧（プリロード）されて運転されてもよい。そのために、センサ２６は、グローピン１７を固定部材２２によりハウジング１３に固定した後、所定の力で負荷されている。この力はセンサ２６を内燃機関の非運転時にも、択一的には介在するスペーサ部材２７を介して間接的にのみ、グローピン１７に押し付ける。この予圧は、定置にハウジング１３内に支承された固定エレメント２９により、またはハウジング１３に固定されたスペーサエレメント２８により維持される。

センサ２６に対する最大の力は、ハウジング１３、固定部材２２または固定エレメント２９の剛性により調節されることができる。

グローピン１７のための固定部材２２とセンサ２６のための固定エレメント２９とを分けたことにより、センサ２６の、信号技術的に最適な領域が使用されることができる。その結果、内燃機関における燃焼室圧の確実かつ再現可能な検出が可能である。

内燃機関における燃焼室圧を検出するための装置を簡単に示す縦断面図である。

Claims (6)

1. 内燃機関、特にディーゼルエンジン内のシリンダ圧を検出するための装置であって、センサ（２６）とグロープラグ（１１）とが設けられており、該グロープラグ（１１）がハウジング（１３）を有しており、該ハウジング（１３）によりグロープラグ（１１）が有利には内燃機関のシリンダヘッド（１４）内に取り付け可能であり、グロープラグ（１１）が第１の端部（１６）にグローピン（１７）を有しており、該グローピン（１７）が、グロープラグ（１１）の取り付け状態で、少なくとも部分的に内燃機関の燃焼室（１９）内に突入しており、固定部材（２２）によりグロープラグ（１１）内に固定されており、センサ（２６）が固定部材（２２）とグロープラグ（１１）の第２の端部（２４）との間に配置されており、かつセンサ（２６）が、グローピン（１７）の固定部材（２２）から隔離されており、少なくとも間接的に、固定エレメント（２９）によりグロープラグ（１１）内に固定されている形式のものにおいて、センサ（２６）が、グローピン（１７）から少なくとも１つのスペーサ部材（２７）により隔離され、固定エレメント（２９）から少なくとも１つのスペーサエレメント（２８）により隔離されており、かつセンサ（２６）が、センサ（２６）を、介在するスペーサ部材（２７）を介してグローピン（１７）に押し付ける所定の力で負荷されていることを特徴とする、内燃機関における燃焼室圧を検出するための装置。
2. センサ（２６）が、間接的に固定エレメント（２９）に押し付けられている、請求項１記載の装置。
3. スペーサ部材（２７）またはスペーサエレメント（２８）が中間スリーブである、請求項１または２記載の装置。
4. スペーサ部材（２７）またはスペーサエレメント（２８）としての中間スリーブがグラファイトから成る、請求項３記載の装置。
5. 固定エレメント（２９）が、ハウジング（１３）にかしめられたスリーブである、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. センサ（２６）が、ピエゾリングとして形成された力センサである、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。

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